[分享]基于SLM光束整形系统中光学系统像差的研究 [复制链接]

空间光调制器(SLM.0003 v1.0) >^9j>< Z  
应用示例简述 K6B6@  
1. 系统细节 R6;229e  
 光源 <LBC
u;  
— 高斯激光束 md{1Jn"  
 组件 |Zn,|-iW  
— 反射型空间光调制器组件及后续的2f系统 NPBOG1q%  
— 不同的傅里叶透镜设计(球面，非球面) 具有不同的性能和像差 r\b$/:y<e  
 探测器 9} C(M?d  
— 视觉感知的仿真 j/uMSE  
— 高帽，转换效率，信噪比 GPs4:CIgG  
 建模/设计 nrpbQ(zI*  
— 场追迹： j yp.2c  
 基于不同性能傅里叶透镜的SLM光束整形系统的性能评估。 NODE`VFu  
0[g5[?Vy  
2. 系统说明 !JDyv\i}  
0""%@X]m  
-t`KCf,0  
vy5{Vm".4  
3. 建模&设计结果 w"Zws[pm]  
@&G %cW(  
不同真实傅里叶透镜的结果： o~:({  
* e,8o2C$  
pDr/8HEh  
>>-{AR0  
4. 总结 =x^IBLHN  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 %kBrxf  
Cq=k3
d#}  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 +Sv2'& B  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 QE;,mC>  
i}:^<jDv?  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 r)qow.+&  
MGKSaP;x  
应用示例详细内容 w~9Y=|YI7  
.0y .0=l  
系统参数 BXl Y V"  
%.IW H9P7  
1. 该应用实例的内容 kafj?F  
w01\KV  
&eg@ZnPn  
jvE&%|Ngw  
.a]av  
2. 仿真任务 8`b_,(\N  
;ahI}}  
在之前的案例中，采用了理想的傅里叶光学系统(2f系统)。在接下来的工作中，使用真实的透镜进行替换，该透镜存在多种光学像差。 R/c-sV  
ve/|"RB  
3. 参数：准直输入光源 &ujq6~#  
60p*4>^v  
*zPz)3;
 
ZoKXao  
4. 参数：SLM透射函数 cC`PmDGq  
^MZ9Zu_  
i'Q 4touy  
5. 由理想系统到实际系统 +JFE\>O  
+-:G+9L@  
-S}^b6WL  
 用真实的傅里叶透镜代替理想2f系统。 o:/ymeG  
 因此会产生像差，像差由所用系统的性能决定。 u@[JX1&3"n  
 对于真实透镜系统的描述，需要必要的耦合参数。 llBW*4'  
 实际系统可这样选择：有效焦距有2f系统相近。 \]t}N  
 表格中的参数与之前采用的2f系统理想指标一致。 b;(BMO,(  
M*jn8OE  
1FEY&rpR  
qc^qCGy!z  
?[Qxq34  
应用示例详细内容 EtvYIfemr  
#>\8m+h 9  
仿真&结果 {B6tGLt#bf  
G`R2=bb8  
1. VirtualLab中SLM的仿真 jJY!;f  
(=i+{ 3`|  
 由于可以嵌入组件，VirtualLab可以轻松的实现反射系统(如反射镜，真实透镜等)。 M$GZK'%  
 以一个真实的系统(双凸球面透镜)作为傅里叶透镜。 8 =<&9TmE  
 为优化计算加入一个旋转平面 <~!R|5sK  
v4x1=E  
SE!0f&  
baM@HpMhM  
2. 参数：双凸球面透镜 > 1&_-  
|/35c0IM  
3LD`Ep   
 首先，使用一个具有相同曲率半径的双凸球面透镜。 0j|JyS:}G  
 由于对称形状，前后焦距一致。 Z\M8DZW8Y  
 参数是对应波长532nm。 m:XMF)tW  
 透镜材料N-BK7。 gkDlh{  
 有效焦距可通过VirtualLab中的透镜计算器进行计算。 H#j Z'I  
&ffd#2f`@  
! .|\}=[e  
dD8f`*"*=  
}xM >F%  
Vam4/6  
3. 结果：双凸球面透镜 ;O7<lF\7o  
kFHtZS(  
rYMHc@a9(  
 生成的礼帽光束是一个干涉图案的叠加，干涉图案的出现时由于像差造成的。 U: Q&sq8U  
 较低的转换效率(56.8%)和信噪比。 q
BIKJ  
 一个对称双凸系统不能提供合适的传输性能。 Od:,r  
<jvSV5%  
{m+(j (6-  
7Z<ba^
r}  
PxHHh{y%c  
4. 参数：优化球面透镜 gNG_,+=!  
YAf`Fnmw  
mxV0"$'Fm  
 然后，使用一个优化后的球面透镜。 @eGJ_
J  
 通过优化曲率半径获得最小波像差。 ]2P*Z6Az  
 优化获得不同曲率半径，因此是一个非对称系统形状。 u`vOKajpH$  
 透镜材料同样为N-BK7。 7R=cxD&  
k/ 9S  
nZ 0rxx[V?  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 )N4_SA  
>1Y',0v  
;:l\_b'Z}  
n^AQ!wC  
5. 结果：优化的球面透镜 ^l4=/=RR  
eD4o8[s  
[nam H a  
 由于球面像差，再次生成一个干涉图样。 }QL 2#R  
 转换效率(68.6%)和信噪比一般。 $*`=sV!r  
 一个优化的球面系统同样不能提供合适的传输性能。 q^_PR|  
>wpC45n)9N  
[l2ds:  
.*s1d)\:  
6. 参数：非球面透镜 b!R\u1b  
Iu`xe  
iwl\&uNQU  
 第三，从Asphericon中选择一个非球面透镜(类型：A25-50LPX)整合到SLM系统。 {\Eqo4A5}  
 非球面透镜材料同样为N-BK7。 }0P5~]S<5A  
 该透镜从VirtualLab的透镜库中导入。 H7KcP
N(0  
L+&eY?A  
关于使用VirtualLab进行透镜优化的更多信息参考示例BDS.0003 y[s* %yP3l  
.}>DEpc:n  
M@V.?;F},  
C]tHk)<|42  
L)cy&"L|  
7. 结果：非球面透镜 o#-K,|-  
\lnpsf  
w}<CH3cx  
 生成期望的高帽光束形状。 `H5n_km  
 不仅如此，转换效率(90.8%)和信噪比都非常好。 !?o661+b  
 非球面透镜以几乎零像差将SLM函数转换成高帽光束。 SJRiMR_F~  
]e'Ol$3U9=  
S&A, Q'  
Tkhu,  
w~eF0{h  
8. 总结 Ccw6,2`&  
基于采用傅里叶光学的SLM光束整形系统的性能研究。 F(-Q]xj,  
YI=03}I  
 理想光学系统采用2f系统代替具有透镜像差的真实透镜。 8Q&hhmOnz  
 分析由不同球面和非球面的性对高帽光束质量的影响。 v(?^#C>6W  
U}55;4^LX  
光束整形应用需要高性能和低像差的光学系统，如非球面系统。 aD aQ7i  
(=d%Bn$6b  
扩展阅读 uM\(#jZ  
]OE{qXr{  
扩展阅读 I@l'Fx  
 开始视频 bY4~\cP.  
-     光路图介绍 >;N0( xB  
 该应用示例相关文件： e5bRi0  
-     SLM.0001：用于生成高帽光束的SLM位相调制器设计 *<yKT$(+_  
-     SLM.0002：空间光调制器位像素处光衍射的仿真 GoI3hp(  
{%(_Z`vI  
@aU%1h5W;l  
QQ：2987619807 \$o!M1j